4.1. Vergleichszeitpunkte
Der Ruhezeitraum (steady state) endete mit dem Start der U46619- Infusion. Nach ca. 20 min Infusion mit U46619 wurde ein konstantes pulmonales Druckplateau erreicht. Dieser Zeitpunkt wurde in den Diagrammen mit Interventionen als Zeitpunkt t= -5 min. angegeben.
Der Zeitpunkt t= 0 wurde als Beginn der Aerosolierung mit PGI2 definiert; alleine oder in Kombination mit einem PDE- Inhibitor.
4.2. Kontrollversuche unter Ruhebedingungen
Bei regelmäßigen Kontrollen der Baselinebedingungen ohne Intervention wurden über einen Versuchszeitraum von bis zu 270 min konstante pulmonal- arterielle Mitteldruckwerte um 14,4 ± 3,9 mmHg registriert. Die systemischen Mitteldruckwerte lagen in einem Bereich von 92 ± 5 mmHg. Das HZV zeigte im Verlauf im Mittel 471 ± 13 ml/min. Die Blutgase lagen bei einer inspiratorischen Sauerstoffaufnahme von 50% (FiO2) im physiologischen Bereich des pH von 7,38-7,42 und partiellem Kohlendioxiddruck (pCO2) von 35-45mmHg (s. Tabelle 4).
4.3. Einfluss einer U46619 Infusion auf den pulmonal- arteriellen- und systemischen Druck, sowie das Herzeitvolumen und den Gasaustausch:
Nach Ende der Präparation und einer stabilen steady state Periode wurde eine Infusion mit U46619 in einer Konzentration von 1,3 ± 0,5 µg/kg*min gestartet. Nach ca. 20 min zeigte sich ein signifikanter pulmonal- arterieller Druckanstieg von 14,4 ± 3,9 mmHg auf 28,3 ± 3,1 mmHg (p<0,01). Der systemisch- arterielle Druck zeigte im einen Verlauf von 240 min keinen signifikanten Abfall.
Das Herzzeitvolumen fiel in allen Versuchsgruppen signifikant von 471 ± 13 auf 411 ± 13 ml/kg *min ab (p<0,05). Bei den Blutgasen zeigte sich im Vergleich zu den Kontrolltieren ohne Intervention keine signifikante Veränderung (s. Tabelle 4).
4.4. Dosiswirkungskurven der PDE- Inhibitoren Motapizon, Rolipram, Zaprinast, Tolafentrin und Zardaverin im Modell U46619 induzierten akuten pulmonalen Hypertonie
Nach ca. 20 min U46619 Infusion wurde bei den Versuchstieren jeweils ein PDE- Inhibitor intravenös als Kurzinfusion verabreicht. Die Dosen wurden kumulativ in steigender Dosis appliziert. Durch die Intervention zeigte sich bei allen Versuchsgruppen dosisabhängig ein signifikanter Abfall der pulmonalen Druck- und Widerstandsverhältnisse (PAP und PVR).
Der PDE- 3- Inhibitor Motapizon zeigte dabei die höchste hämodynamische Effektivität in steigender Dosis (2,5, 5, 10, 25µg/kg KG) gefolgt von dem PDE- 4- Inhibitor Rolipram (5, 25, 50, 250 µg/kg KG), sowie dem dualselektiven PDE 3/4- Inhibitor Zardaverin in dosisabhängiger Wirkung (50, 100, 1000, 3000 µg/kg KG). Um eine signifikante Wirkung im Abfall des pulmonal- vaskulären Druck und Widerstandes zu erzielen, mussten für den PDE- 5- Inhibitor Zaprinast (100, 1000, 10000 Mg/kg KG) sowie für den ebenfalls dualselektiven PDE- 3/4- Inhibitor Tolafentrin (500, 1000, 5000 Mg/kg KG) deutlich höhere Dosen eingesetzt werden (s.
Abb. 4 und 5).
Dosis- Wirkungskurven
60 70 80 90 100
PVR [%]
10-3 10-2 10-1 100 101
log dose [mg/kg bw]
Motapizone
Rolipram
Zardaverine Zaprinast
Tolafentrine
Abb.4 Dosis-Wirkungskurven der PDE- Inhibitoren auf den PVR unter U46619- Applikation. Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
Dosis- Wirkungskurven
50 60 70 80 90 100
PAP [%]
10-4 10-3 10-2 10-1 100 101
log dose [mg/kg]
Tolafentrine Zardaverine Roliprame Motapizone Zaprinast
Abb.5 Dosis-Wirkungskurven der PDE- Inhibitoren auf den PAP unter U46619- Applikation. Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
4.5. Vergleich der PDE- Inhibitoren in hämodynamisch effektiver Dosis auf den pulmonal- arteriellen Druck und Widerstand (PAP und PVR) unter U46619- Infusion Nach Dosis- Wirkungsfindung wurde in einer weiteren Versuchsreihe der jeweilige PDE- Inhibitor in einer Konzentration eingesetzt, welche den pulmonal- vaskulären Widerstand effektiv um ca. 20 % senkt. Hierbei wurden die PDE- Inhibitoren ebenfalls intravenös als Kurzinfusion appliziert. Um eine hämodynamisch vergleichende Wirkung zu erzielen wurde für den PDE- 3- Inhibitor Motapizon 5 µg/kg Kg eingesetzt, für den PDE- 4- Inhibitor Rolipram 25 µg/kg KG, für den PDE- 3/4-
Inhibitor Zardaverin 500µg/kg KG, sowie für den PDE-3/4- Inhibitor Tolafentrin und den PDE-5- Inhibitor Zaprinast jeweils 1 mg/kg KG.
Nach Applikation des jeweiligen PDE- Inhibitors zeigte sich in allen Gruppen ein Abfall des pulmonal- vaskulären Druck und Widerstandes, welcher je nach PDE- Inhibitor mit unterschiedlicher Dosis erzielt wurde (s.Abb.6 und 7).
In einer weiteren Untersuchung wurden die verschiedenen, selektiven PDE- Inhibitoren so kombiniert, um einen additiven, hämodynamischen Effekt zu bewirken.
Dies wurde erreicht mit der Ko- Applikation von PDE- 3+4- Inhibitoren (Motapizon + Rolipram), die PDE- Inhibitoren 4+5 (Rolipram + Zaprinast), sowie die PDE- Inhibition 3+5 mit Motapizon und Zaprinast. Unter der gleichzeitigen Applikation jeweils zweier PDE- Inhibitoren konnte ein additiver Effekt im Abfall der pulmonalen Druck- und Widerstandsverhältnisse erzielt werden (s.Abb. 6 und 7).
40 50 60 70 80 90 100
PVR [%]
Zapr inast/Mot
apizone Cont
rol
Mota pizone
Roli pram/
Motapizone Roli
pram
Rolipram/Zaprinas t
Zapr inast
U46619
5 µg /kg
1 mg /kg 25 µg/kg
25 µg/kg 25 µg/kg
1 mg /kg 1 mg/kg
5 µg/kg 5 µg/kg
Abb.6 Einfluss der PDE 3, 4 und/oder 5- Inhibition unter U46619 Gabe auf den pulmonal- vaskulären Widerstand (PVR). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
40 50 60 70 80 90 100
P [%]
Zaprinast
/Motapizone Control
Mota pizone
Roli
prame/Motapizone Roliprame
Roliprame/Zaprinas t
Zapri nast
U46619
5 µg/kg
1 mg /kg 25 µg/kg
25 µg/kg 25 µg/kg
1 mg/kg 1 mg
/kg 5 µg
/kg 5 µg
/kg
Zardav erine
500 µg /kg
Tolafentrine
1 mg /kg
PA
Abb.7 Einfluss der PDE 3, 4 und/oder 5- Inhibition unter U46619 Gabe auf den pulmonal- vaskulären Druck (PAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
4.6. Vergleich der PDE- Inhibitoren in hämodynamisch effektiver Dosis auf das Herzzeitvolumen, sowie den systemischen Druck (SAP) unter U46619- Infusion
Insgesamt zeigten alle Versuchsgruppen nach iv. Gabe einen signifikanten Anstieg des Herzzeitvolumen (p< 0,05), ohne relevante Änderung der Blutgase (s.Tab.3).
Nach Gabe von Motapizon, Rolipram und Zaprinast zeigte sich ein moderater Abfall des systemisch- arteriellen Druckes. Für die dualselektiven PDE 3/4- Inhibitoren Zardaverin und Tolafentrin erwies sich der systemische Druckabfall als signifikant, ebenso unter der Ko- Applikation jeweils zweier PDE- Inhibitoren (s. Abb.8).
40 50 60 70 80 90 100
P [%]
Zaprinast
/Motapizone Cont
rol
Motapizone
Rol
iprame/Motapizone Rol
iprame
Roliprame/Zaprinas t
Zapr inast
U46619
5 µg/kg
100 µg /kg 25 µg/kg
25 µ g/kg 25 µg/kg
100 µg/kg 100 µg/kg
5 µg/kg 5 µg/kg
Zardav erine
500 µg /kg
Tolafentrine
1 mg /kg
SA
Abb.8 Einfluss der PDE 3, 4 und/oder 5- Inhibition, unter U46619 Gabe, auf den systemisch- arteriellen Druck (SAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
4.7.Einfluss der unterschiedlichen PDE- Inhibitoren in unterschwelliger Dosis auf die pulmonale und systemische Hämodynamik, sowie den Gasaustausch unter U46619- Infusion
Unter fortlaufender U46619- Infusion und Anstieg des pulmonal- arteriellen Druckniveaus (PAP) auf im Mittel etwa 30 mmHg, wurde eine Baselinemessung registriert und die Blutgase bestimmt. Daraufhin wurde eine niederschwellige Dosis je eines PDE- Inhibitors, zunächst als Bolus gefolgt von einer Infusion appliziert. Die Dosis des PDE- Hemmers wurde aus den vorangegangenen Dosis- Wirkungskurven so gewählt, dass sie per se keine hämodynamischen Effekte auf Herzzeitvolumen, pulmonal- arteriellen und/oder systemischen Druck aufwiesen.
Über einen Beobachtungszeitraum von jeweils 60min.zeigte sich keine signifikante Veränderung des pulmonalen und systemischen Druckes. Ebenso zeigten sich die Blutgase unverändert.
Für die einzelnen PDE- Inhibitoren wurden folgende Dosen festgelegt [Bolus(Infusion)]:
Motapizon : 2,2µg/kg (8µg/kg*h)
Rolipram : 5,5µg/kg (15µg/kg*h)
Zardaverin : 50µg/kg (300µg/kg*h)
Tolafentrin: 100µg/kg (2mg/kg*h)
Zaprinast : 100µg/kg (3,3mg/kg*h)
4.8 Einfluss von aerosoliertem PGI2 auf die pulmonale und systemische Hämodynamik, sowie den Gasaustausch unter U46619- Infusion
Unter laufender U46619- Infusion wurde bei stabilem Plateau des pulmonalen Druckes die Inhalation mit Prostazyklin gestartet. Es wurde eine Konzentration von 56ng/kg*min über 10 min vernebelt. Hierunter wurde eine signifikante Reduktion des pulmonalen Druckes von ca. 30% erreicht (s.Abb.9).
Der vasodilatative Effekt begann ca. 2 min nach Beginn der Aerosolierung.
Unmittelbar nach Ende der Inhalation stieg der pulmonal arterielle Druck wieder an und ereichte sein Ausgangsniveau insgesamt nach ca. 8 min (s.Abb.9).
Die durch inhaliertes Prostazyklin induzierte pulmonale Vasodilatation war nicht begleitet von einer systemischen Mitreaktion. Der systemisch arterielle Druck erwies sich unverändert. Weiterhin zeigte sich ein signifikanter Anstieg des Herzzeitvolumens von 393 ± 40 auf 458 ± 67 ml/min (p<0,01). Die Blutgase zeigten keine signifikante Veränderung (s.Tab.4).
4.9. Einfluss von aerosoliertem PGI2 in Ko- Applikation mit einem intravenös verabreichten selektiven PDE- Inhibitor (Motapizon (PDE 3), Rolipram (PDE 4), Zaprinast (PDE 5) in niederschwelliger Dosis auf die pulmonale und systemische Hämodynamik, sowie den Gasaustausch unter U46619- Infusion
a. Koapplikation von inhalativem Prostazyklin (PGI2) und dem PDE-3- Inhibitor Motapizon
20 min nach Start der U46619- Infusion wurde zunächst PGI2 in einer Dosis von 56ng/kg*min über 10 min mit dem Pulmo Sonic vernebelt, wie unter 4.8. beschrieben.
Nach Ende der Inhalation stieg der pulmonal- arterielle Druck wieder an und erreichte ca. 8 min nach Inhalationsende wieder sein Ausgangsplateau.
Nach erneuter Baselinemessung wurde nun mit der Intervention des PDE- Inhibitors 3- Motapizon begonnen. Zunächst wurde ein Bolus mit einer Konzentration von 2,2µg/kg KG intravenös appliziert, gefolgt von einer Infusion von 8µg/kg*h. Während der nächsten 15min unter laufender Infusion war keine Veränderung der pulmonalen und systemischen Druckwerte zu verzeichnen
Nach 15 min Beobachtung wurde unter laufender niederschwelliger Infusion des PDE- Inhibitors Motapizon nun eine zweite Inhalation mit PGI2 in gleicher Dosis von 56ng/kg/min über 10 min begonnen.
Nach Ende der Inhalation wurde auch die Infusion mit dem PDE- 3- Inhibitor Motapizon beendet.
Unter der Kombination von inhalativem Prostanoid mit intravenös appliziertem Motapizon konnte nicht nur eine Verstärkung der pulmonal- vasodilativen Wirkung erzielt werden, es zeigte sich auch ein prolongierter Wiederanstieg des pulmonal – arteriellen Druckes.
Die pulmonale Drucksenkung konnte auf 50% vom Ausgangsdruck unter U46619- Infusion intensiviert werden, im Vergleich zu einer PGI2- Inhalation alleine, wobei eine 30% ige pulmonale Drucksenkung erreicht wurde.
Unter der Ko-Applikation ließ sich der Wiederanstieg um 12 min. prolongieren und erreichte erst nach 20min wieder den Ausgangsdruck im Vergleich zu alleiniger Prostazyklininhalation mit 8.min (s.Abb.9).
Unter der Intervention mit PGI2 und Motapizon zeigte sich keine signifikante Veränderung des systemisch arteriellen Druck und des Gasaustausches (s.Tabelle 4).
40 50 60 70 80 90 100 110
% P
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Time [min]
PGI -aer.
PGI -aer./Motapizone PGI -Aerosol2
2 2
PA
Abb.9 Einfluss von aerosoliertem Prostazyklin (PGI2), unter U46619 Gabe in Kombination mit dem PDE- 3- Inhibitor Motapizon in unterschwelliger Dosis, auf den pulmonal- arteriellen Druck (PAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
b. Koapplikation von inhalativem Prostazyklin und Infusion des PDE- 4- Inhibitor Rolipram
Nach erfolgter erster PGI2- Inhalation und erneuter Baselinebestimmung wurde ein Bolus des PDE- 4- Inhibitors Rolipram in einer Dosis von 5,5µg/kg KG appliziert, gefolgt von der Infusion mit Rolipram in einer Konzentration von 15µg/kg*min.
Über einen Beobachtungszeitraum von 15 min. zeigte sich auch unter der iv. Gabe des PDE- 4- Inhibitors Rolipram keine signifikante Veränderung im pulmonalen und systemischen Druckverhalten. Daraufhin wurde unter laufender Infusion die zweite Inhalation mit PGI2 über 10 min gestartet. Nach Ende der Inhalation wurde ebenfalls die Infusion mit Rolipram beendet.
Der maximale pulmonale Druckabfall zeigte im Vergleich zur alleinigen Inhalation mit Prostazyklin keine Wirkungsverstärkung, jedoch erwies sich unter der Ko-Applikation von PGI2 mit Rolipram eine verlängerte Wirkung des pulmonalen Druckabfalls mit einem prolongierten Wiederanstieg. Die pulmonal- vasodilatative Wirkung konnte von 8 auf ca. 24 min verlängert werden. (s.Abb.10).
Die systemische Blutdruckregulation zeigte keine relevante Veränderung, ebenso blieben auch die Blutgase konstant (s.Tab.4).
40 50 60 70 80 90 100 110
% P
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Time [min]
PGI -aer.
PGI -aer./Rolipram PGI -Aerosol2
2 2
PA
Abb.10 Einfluss von aerosoliertem Prostazyklin (PGI2), unter U46619 Gabe in Kombination mit dem PDE- 4- Inhibitor Rolipram in unterschwelliger Dosis, auf den pulmonal- arteriellen Druck (PAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
c. Koapplikation von inhalativem Prostazyklin (PGI2) und Infusion des PDE- 5- Inhibitor Zaprinast
Wiederum wurde nach erfolgter erster Inhalation mit Prostazyklin eine Baselinemessung registriert. Nun wurde zunächst ein Bolus des PDE- Inhibitor- 5- Inhibitors Zaprinast intravenös appliziert (100mg/kg KG), gefolgt von der Infusion niederschwelliger Dosis von 3,3mg/kg*h.
Nach 15min Beobachtung bei stabilem pulmonalem Druckplateau wurde die zweite Inhalation mit PGI2 über 10min.gestartet. Nach Ende der Inhalation wurde ebenfalls die Infusion mit Zaprinast beendet.
Unter der Ko- Applikation von PGI2 mit dem PDE-V- Inhibitor Zaprinast wurde eine Reduktion des pulmonal- arteriellen Druckes von 30% erreicht, es zeigte sich kein signifikanter Unterschied im Vergleich zur Aerosolierung mit PGI2 alleine, allerdings erwies sich in dieser Kombination eine hochsignifikante Verlängerung des pulmonal- vasodilatativen Effektes. Der Wiederanstieg des pulmonal- arteriellen Druckes ließ sich auf über 30 min prolongieren (s.Abb.11).
Auch unter dieser Ko- Applikation erwiesen sich die systemischen Blutdruckwerte, sowie der Gasaustausch unverändert (s.Tab.4)
40 50 60 70 80 90 100 110
% P
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Time [min]
PGI -aer.
PGI -aer./Zaprinast PGI -Aerosol2
2 2
PA
Abb.11 Einfluss von aerosoliertem Prostazyklin (PGI2), unter U46619 Gabe in Kombination mit dem PDE-5- Inhibitor Zaprinast in unterschwelliger Dosis, auf den pulmonal- arteriellen Druck (PAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.
4.10. Einfluss von aerosoliertem Prostazyklin (PGI2) in Ko- Applikation mit einem intravenös verabreichten dual- selektiven PDE- 3/4- Inhibitor (Tolafentrin und Zardaverin) in niederschwelliger Dosis auf die pulmonale und systemische Hämodynamik, sowie den Gasaustausch unter U46619- Infusion
Der Versuchsablauf der Ko- Applikation von PGI2 mit den dualselektiven PDE- 3+4- Inhibitoren Tolafentrin und Zardaverin erfolgte in gleicher Weise wie die Intervention mit den selektiven PDE- Inhibitoren und gleichzeitiger Aerosolierung von Prostazyklin.
a. Koapplikation von inhalativem PGI2 und Infusion des PDE- 3/4- Inhibitors Tolafentrin
Nach erster Prostazyklininhalation über 10 min zeigte sich erneut ein pulmonal- arterieller Druckabfall um etwa 30%. Innerhalb von ca. 8 min wurde das pulmonale Ausgangsdruckniveau von ca. 30mm Hg wieder erreicht.
Die pulmonalen und systemischen Druckwerte wurden erneut registriert. Die Blutgasproben wurden abgenommen und die Ko-Applikation von aerosoliertem PGI2
und intravenösem Tolafentrin wurde begonnen.
Es wurde wiederum zunächst ein intravenöser Bolus des PDE- Inhibitors verabreicht.
Bei Tolafentrin wurde niederschwellige eine Dosis von zunächst 100µg/kg KG als Bolus gewählt, gefolgt von einer Infusion von 2mg/kg*h.
Nach einer 15 min Beobachtungsphase zeigt sich auch unter dieser Gabe des PDE- Inhibitors keine signifikante Veränderung des pulmonalen und systemischen Druckverhaltens. Unter laufender Infusion mit Tolafentrin in niederschwelliger Dosis wurde die zweite Inhalation mit PGI2 über 10 min gestartet.
Nach Ende der Aerosolierung wurde auch die Infusion mit Tolafentrin beendet.
Es zeigte sich unter der Kombination von inhaliertem PGI mit dem dualselektiven PDE- 3/4- Inhibitor Tolafentrin nicht nur eine Verstärkung des pulmonal- vasodilativen Effektes, sondern auch eine signifikante Prolongierung des gefäßerweiternden Effektes. Es wurde eine Reduktion des pulmonal- arteriellen Druckes um etwa 45%
vom Ausgangsniveau erreicht, im Vergleich zu einem 30%igen Abfall des pulmonal- arteriellen Druckes bei alleiniger Prostazyklininhalation.
Das pulmonale Druckniveau erreichte 30min nach Ende der Ko- Applikation noch nicht wieder seine Ausgangswerte. Somit konnte die pulmonal- vasodilatative Wirkung mehr als verdreifacht werden (s.Abb.12).
Die systemisch- arteriellen Druckwerte, wie auch die Blutgase erwiesen sich wiederum nicht signifikant verändert. Unter der Kombination zeigte sich ein signifikanter Anstieg des Herzzeitvolumens (HZV) von 406 ± 23 ml/min auf 455 ± 33 ml/min. (s. Tab.4).
b. Koapplikation von inhalativem PGI2 und Infusion des PDE-3/4- Inhibitors Zardaverin
Unter der Ko-Applikation mit inhalativem Prostazyklin und dem dualselektiven PDE- 3/4- Inhibitor Zardaverin wurde ebenfalls ein additiver Effekt im Abfall des pulmonal- arteriellen Druckes, sowie eine signifikante Prolongierung der Prostazyklin induzierten vasodilatativen Wirkung erzielt. Nach Ende der zweiten Prostazyklininhalation wurde auch die Infusion mit Zardaverin beendet. Es zeigte sich ein Abfall des pulmonalen Druckes um 37% vom Ausgangsplateau. Der Wiederanstieg des pulmonalen Druckes konnte auch unter der Ko- Applikation mit Zardaverin auf über 30 min verlängert werden (s. Abb.12)
Systemische Effekte durch Abfall des systemisch arteriellen Blutdruckes konnten auch unter dieser Intervention nicht registriert werden. Ebenso zeigte der Gasaustausch keine signifikante Veränderung.
Nach Interventionsende von inhalativem Prostazyklin mit dem dualselektiven PDE- Inhibitor Zardaverin zeigte sich ein signifikanter Anstieg des Herzzeitvolumens von 402 ± 24 ml/min auf 471 ± 60 ml/min (s. Tab.4).
40 50 60 70 80 90 100 110
% P
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Time [min]
PGI -aer.
PGI -aer./Tolafentrine PGI -aer./Zardaverine PGI -Aerosol2
2 2
PA
2
Abb.12 Einfluss von aerosoliertem Prostazyklin(PGI2), unter U46619 Gabe in Kombination mit den dualselektiven PDE-3/4- Inhibitoren Zardaverin und Tolafentrin in unterschwelliger Dosis, auf den pulmonal- arteriellen Druck (PAP). Darstellung in MEAN ± SEM. Keine Darstellung des SEM, falls mit dem Symbol in Deckung. Erläuterungen im Text.